基于ISM的装配式建筑供应链韧性关键影响因素研究

朱 蕾，陈静怡，袁竞峰

(东南大学 a.土木工程学院；b.法学院，江苏 南京 211189)

现阶段我国建筑业仍属于劳动密集型、以现浇为主要建造方式的传统产业。随着近年来人口红利消失，传统粗放式的建筑模式已不再适应我国逐步进入工业化成熟阶段的要求。借鉴西方国家装配式建筑的成功发展经验，我国开始提倡大力发展装配式建筑。自2016年以来，从国家层面陆续出台多项文件，包括国家标准和行业标准，从设计、制造、施工等各方面全方位地支持我国装配式建筑产业发展。各级地方政府也相继出台装配式建筑发展指导意见及配套措施，如江苏省在2017年出台了《省政府关于促进建筑业改革发展的意见》，明确设定到2020年全省装配式建筑占新建建筑比例达30%的目标。尽管有相关政策与标准的支持，我国的装配式建筑尚处于初级阶段，理论上的研究多于实际实践[1]。现阶段我国装配式建筑仍存在许多问题，短期内仍无法和传统现浇建筑竞争。一是装配式建筑前期投资成本高、未形成规模化生产导致成本优势不突出[2]；二是行业对于装配式结构普遍缺乏基础性的讨论与研究，部门之间缺乏有效的连续性，施工管理水平亟待提高[3]；三是我国装配式建筑产业链很不完善，构件生产企业的初始成本较高，设计、施工、管理的协同性不强[4]。

美国供应链管理专家Martin Christopher曾指出：21 世纪的竞争不再是企业和企业之间的竞争，而是供应链与供应链之间的竞争；市场上将只有供应链而没有企业[5]。随着我国加入WTO，我国建筑业将面临国内外双重竞争[6]，而装配式建筑仍处于发展阶段，更需要引入供应链的思想以提高其竞争优势。装配式建筑供应链应包括建设项目全寿命周期中所涵盖的具有直接或间接合作关系的全部节点企业，各企业之间通过直接或间接作用形成稳定的资金流、信息流和物流，从而保证供应链的长久性和稳定性以实现其功能。建筑行业中已引入精益思想进行供应链管理，强调“零库存”思想。但Ruiz-Benítez等[7]在研究中指出，强调最小化库存的精益供应链更容易受到中断、主要信息系统故障等不确定性的影响。一些学者[5,8,9]通过研究发现，有些运用精益思想的制造业企业仍会保持高水平的库存，即供应链韧性管理与精益管理并存，使供应链在受到影响时能迅速恢复到正常或理想状态，以应对供应链的不确定性。

装配式建筑供应链韧性是指供应链在应对风险时恢复供应的能力，直接表现形式为柔性、敏捷性、脆弱性和适应能力。柔性是指装配式建筑供应链可随市场或环境变化而做出相应调整的灵活性；敏捷性是指供应链对突发事件做出反应的响应速度[10]；脆弱性是指供应链在发生突发事件或受到扰动时产生不利影响的性质；适应能力是指供应链通过学习适应并应对环境变化的能力。柔性、敏捷性、适应能力的提高均有助于装配式建筑供应链韧性提升，而脆弱性增加则会导致韧性降低。

正是因为装配式建筑传统管理模式存在不足以及其区别于制造业、传统建筑业的特点，其供应链韧性管理才显得更为重要。而识别装配式建筑供应链韧性关键影响因素将更有的放矢地提高装配式建筑供应链韧性。

目前装配式建筑存在的问题反映了装配式建筑全寿命周期中各参与企业间的不足，影响了装配式建筑供应链韧性。因此本文选择解释结构模型(Interpretative Structural Modeling Method，ISM)从各参与单位角度分析装配式建筑供应链韧性关键影响因素并提出相应的提升策略。

ISM方法可以揭示影响因素之间的内在逻辑关系，这一方法已用于其他多个领域的供应链韧性研究。Ruiz-Benítez等[7]采用ISM方法并结合MICMAC(Cross-Impact Matrix Muhiplication Applied to Classification)分析法将航空航天制造业供应链精益实践和韧性实践与其绩效之间的相互关系转化为可见且定义明确的结构模型。朱新球[10]也采用相同方法，识别出供应链韧性的11个影响因素，将其分为目标层、中间层、基础层三层，中间层是影响供应链弹性的关键因素，其影响因素之间存在相乘效应，相互影响、相互制约。

本文将用于传统建筑供应链的精益管理思想以及制造业供应链中的韧性评价方法整合运用于装配式建筑供应链韧性研究，采用文献分析法以及解释结构模型识别装配式建筑供应链韧性关键影响因素及其相互关系，从装配式建筑供应链整体角度和全生命周期各参与单位角度提出装配式建筑供应链韧性提升策略，有助于供应链上各节点企业进行专业化管理以提高韧性。

1 装配式建筑供应链韧性关键影响因素识别与筛选

首先采用文献分析法从中国知网、Web of Science等数据库中搜集21篇与装配式建筑供应链和供应链韧性相关的文献，从文献中筛选并确定供应链韧性影响因素的6个一级指标和21个二级指标。基于文献分析法，从中国知网中以“装配式建筑供应链”为题名进行搜索，相关期刊论文、硕士论文及会议论文仅12篇；在Web of Science中以“prefabricated construction supply chain”为主题于Web of Science核心合集中搜索，相关期刊论文、会议论文仅26篇。

从检索到的文献数量可见，国内外学者对装配式建筑供应链研究较少，对其韧性的研究更是少之又少，尚处于起步阶段。根据装配式建筑当前问题、装配式建筑供应链风险识别、韧性影响因素分析等为关注点，对检索到的文献进行分析，筛选出21篇有效参考文献。本研究从有效参考文献中提取关键影响因素，并进一步以供应链各方主体为一级指标，将识别出的关键影响因素细分为21个二级指标。识别出的装配式建筑供应链韧性影响因素如表1所示。

根据表1所示，以影响因素被提及的频次为衡量指标，本研究发现学者们认为对装配式建筑供应链韧性影响较大的因素有合作伙伴关系、信息共享、冗余程度、物流运输。本研究认为出现频数为1的因素随机性较大，不一定被多数学者认可，故仅保留出现频数大于等于2的影响因素，共19个。

随后采用问卷调查法和专家访谈法，进一步筛选出装配式建筑供应链韧性关键影响因素。本研究设计了关键影响因素筛选问卷，采用李克特5分量表法，邀请10位专家对已识别出的19项影响因素进行打分。80%以上的专家具有本科以上的学历，工作单位涵盖装配式建筑多个参与方，并且其中80%具有6年及以上在建筑行业工作的经验，90%具有1年以上的装配式建筑工作经验。然后通过专家访谈及SPSS信度与效度检验最终确定了装配式建筑供应链韧性关键影响因素15项，如表2所示。筛选得到的关键影响因素来源于装配式建筑各参与单位，反映了装配式建筑“构件工厂生产，现场作业减少”的本质特点。

通过以上方式识别出的韧性关键影响因素涉及装配式建筑供应链各参与单位，维度与层面较多，各影响因素间的逻辑关系不明确，因此可采用解释结构模型(ISM)将模糊不清的思想、看法转化为直观的、具有良好结构的模型，并显示不同变量之间的相互关系和影响机理。

2 装配式建筑供应链韧性影响因素ISM模型构建

2.1 邻接矩阵构建

将装配式建筑供应链韧性视作一个系统，它包括了Si(i=1,2,…,15)等15个组成因素，在此基础上构建1515的邻接矩阵A=[Xij]15×15。在构建此邻接矩阵时，影响因素两两间的逻辑关系用Xij表示，并且用1或0表示影响因素i和j之间的关系：1表示因素i影响因素j；0表示因素i不影响因素j；另外，因素i和因素i之间的关系，即对角线上单元格记为0。

根据ISM模型的要求，本研究通过设计调查问卷和线上线下调研的方式，设置1515矩阵进行装配式建筑供应链韧性关键影响因素相互关系确认。本次调研最终收到有效问卷36份。被访者背景信息结果如表3所示。

表3 专家基本背景信息

结果显示被访者来源广泛，其所在企业涵盖了装配式建筑供应链上重要节点单位。被访者的背景信息较好地代表了装配式建筑供应链上的从业现状，能够保证分析结果的准确性和可靠性。

(1)

问卷数据转换后即可得装配式建筑供应链韧性关键影响因素邻接矩阵，见表4。

表4 装配式建筑供应链韧性关键影响因素邻接矩阵

2.2 可达矩阵计算

可达矩阵M是表示一个因素能否与另一个因素之间建立到达的路径，即各节点间通过一定长度的路径可到达的程度[21]。基于传递性原则与布尔运算法则，利用MATLAB软件可以将邻接矩阵转换为可达矩阵，如表5所示。

表5 装配式建筑供应链韧性关键影响因素可达矩阵

邻接矩阵转化为可达矩阵后，对角线上所有因素从0变为1，得分为1的元素保持不变，得分为0的元素通过关系传递后可能变为1，表明两因素之间存在间接联系，如(P3，A1)单元格，“构件制造”与“合作伙伴关系”之间无直接联系，但通过影响传递使得二者存在间接联系。

2.3 层级结构划分

根据可达矩阵可首先确定各影响因素的可达集R(Si)以及先行集A(Si)。可达集R(Si)是指从Si出发所有可到达因素的集合，即可达矩阵中因素Si所在行中所有得分为1的列因素的集合；先行集A(Si)是指所有可能达到Si的因素的集合，即可达矩阵中因素Si所在列中所有得分为1 的行因素的集合。其次，根据得到的各影响因素的可达集R(Si)和先行集A(Si)，求其交集得到共同集C(Si)。共同集C(Si)与可达集R(Si)完全相同的影响因素划为同一层影响因素。然后去掉已划分的因素，依次类推进行逐次抽取，15项装配式建筑供应链韧性关键影响因素一共被划分为6层。层级划分如表6所示。

表6 装配式建筑供应链韧性关键影响因素层级结构

2.4 层级分析

根据影响因素层级划分和可达矩阵中反映的影响因素间的相互影响关系，并将结果进行专家论证，最终绘制出装配式建筑供应链韧性关键影响因素的层级结构，如图1所示。15项关键影响因素被分为3大类，即顶层直接影响因素(第1层)、中间层间接影响因素(第2～5层)、底层根本影响因素(第6层)。

3 结果分析与建议

由图1可知，第一层为顶层直接影响因素。顶层直接影响因素是装配式建筑供应链韧性的最直接表现。例如构配件冗余程度P2和运输冗余程度T2的增加可以直接提升供应链的韧性。其次，除监理单位层面外，每一参与单位均有一影响因素可以表征装配式建筑供应链韧性，可以通过这些影响因素从不同参与单位的角度直观判断其韧性高低。特别值得注意的是，两项顶层直接影响因素——危机意识A3与专业人才与劳务培训C3之间具有相关性，表明装配式建筑管理的危机意识能促进相关作业人员和管理人员提升其专业技能和水平以应对供应链风险。最后顶层影响因素对韧性的影响往往是通过中间层和底层因素的影响层层传递而来，与中间层和(或)底层影响因素协同作用。

图1 装配式建筑供应链韧性关键影响因素的层级结构

第二至五层为中间层间接影响因素，包括合作伙伴关系A1、设计能力D2、厂商管理P4、运输能力T1、装配施工能力C5、施工技术C6、信息共享A2、合作能力C2、监管机制SU1等9项。中间层影响因素多是与底层根本影响因素协同作用于顶层直接影响因素进而对装配式建筑供应链韧性产生影响。信息共享A2与施工技术C6两项影响因素均独占一层，且与其他影响因素之间关系紧密，这表明信息共享与施工技术可以与大多数因素协同作用于装配式建筑供应链韧性，是其他因素产生影响的基础之一。

信息共享A2与几乎所有关键影响因素都有联系，却与设计单位层面的两项影响因素均无联系。一方面说明了信息共享水平可以影响各参与单位从不同角度提升装配式建筑供应链韧性；另一方面也说明了当前的信息共享水平还存在一定的局限性。施工技术C6处于核心地位，这与装配式建筑供应链是以总承包商为核心的特点是一致的。设计单位的设计能力D2与物流企业的运输能力T1两项关键影响因素相对独立，表明装配式建筑的设计与物流环节仍具有一定的独立性与专业性。与设计单位和物流企业相关的影响因素均处于靠近顶层(第一层和第二层)的位置，表明对设计单位和物流企业实施改进可以较为直接地提升装配式建筑供应链韧性，在设计提升策略时应单独考虑设计单位与物流单位在供应链中的重要地位。

尽管监管机制SU1与底层因素之间无直接联系，但监管机制对多数因素都有着直接影响，因为监理单位的监督管理作用在一定程度上促进了总承包商与设计单位、构配件制造厂商的协作，并严格控制着装配式建筑的施工质量与施工流程。

与构配件制造厂商和承包商相关的的7项影响因素遍及多层，相关关系错综复杂，这表明提升装配式建筑供应链韧性仅从承包商或构配件制造单位层面进行是存在一定的难度的，难以从单一的技术角度或管理角度在短时间内直接产生影响，而应该从系统的角度制定综合策略。

处于第六层的构件制造P3为底层根本影响因素，直接或间接影响着余下14项因素，这与装配式建筑“构件工厂生产，现场作业减少”的本质特点紧密相关[29]，是装配式建筑供应链韧性管理需要关注的首要影响因素。此结果也是我国现阶段构配件生产企业初始投资高、构件标准化低、成本高、供应拖延等问题的体现。构件制造厂商可以通过简化生产过程，提高构件质量和标准化程度来提高装配式建筑供应链韧性。

4 结 语

现阶段与装配式建筑供应链韧性相关的研究尚处于起步阶段，对其影响因素的研究尚未形成体系，在一定程度上限制了装配式建筑的发展。为探究装配式建筑供应链韧性关键影响因素，本文通过文献分析法、专家访谈法以及ISM模型，识别并筛选出15项关键影响因素，并分析其相互关系，构建了六层层级结构图，明确了关键影响因素间的逻辑关系。其中“构件制造”为根本影响因素，“构配件冗余程度”“运输冗余程度”等5项为直接影响因素，“信息共享”“施工技术”等9项为间接影响因素。本文通过构建ISM模型，从定性角度分析了关键影响因素间的内在逻辑，具有显著的理论和现实意义：一是从装配式建筑供应链角度提出，企业的危机意识能促进相关作业人员和管理人员提升其专业技能和水平以应对供应链风险；二是由于装配式建筑设计和物流具有一定的独立性和专业性，从设计和物流的角度提升装配式建筑供应链韧性是最直接的策略，即提高设计单位与供应链信息共享水平以及物流企业的运输能力可直接提升韧性；三是揭示施工单位和构配件制造厂商在装配式建筑供应链中的核心地位，构件制造是提升装配式建筑供应链韧性的根本策略，但二者与全过程有着复杂且紧密的联系，难以仅从单一的施工或制造角度短时间内提升韧性。后续研究可基于装配式建筑供应链韧性关键影响因素构建并测评装配式建筑供应链管理成熟度，为装配式建筑顺利开发提供帮助。